DE102015105233A1

DE102015105233A1 - Device for data input

Info

Publication number: DE102015105233A1
Application number: DE102015105233.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss Smart Optics GmbH
Current assignee: Tooz Technologies GmbH
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-10-13
Also published as: WO2016162167A1

Abstract

Es werden optische Elemente und Vorrichtungen zur Dateneinspiegelung bereitgestellt, mit einem Fresnel-Element, welches eine Ausleuchtung eines gewünschten Bereichs einer Netzhaut (16) ohne Vignettierung durch das Fresnel-Element (60) ermöglicht.There are provided optical elements and devices for data reflection, with a Fresnel element, which allows illumination of a desired area of a retina (16) without vignetting by the Fresnel element (60).

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Vorrichtungen zur Dateneinspiegelung, insbesondere für sogenannte Datenbrillen, und optische Element für derartige Vorrichtungen. The present application relates to devices for data reflection, in particular for so-called data glasses, and optical element for such devices.

Gattungsgemäße Vorrichtungen werden allgemein dazu verwendet, einem Benutzer Daten zur Betrachtung bereitzustellen. Der Begriff „Daten“ ist dabei breit zu verstehen. Bereitgestellte Daten können beispielsweise Zeichen, Wörter, Zahlen, Bilder oder Videos umfassen. Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden beispielsweise in sogenannten Head-Up-Displays (HUDs), beispielsweise im Automobilbereich, oder in sogenannten Datenbrillen eingesetzt. Allgemein wird dabei ein Bild entsprechend den einzuspiegelnden Daten erzeugt, welches von einem oder beiden Augen eines Benutzers betrachtet werden kann. Generic devices are commonly used to provide data to a user for viewing. The term "data" is to be understood broadly. Provided data may include, for example, characters, words, numbers, pictures or videos. Such methods and devices are used for example in so-called head-up displays (HUDs), for example in the automotive sector, or in so-called data glasses. In general, an image is generated according to the einzuspiegelnden data, which can be viewed by one or both eyes of a user.

Eine Möglichkeit ist dabei die Verwendung eines Displays, welches ein einzuspiegelndes Bild darstellt, wobei das Bild dann durch entsprechende optische Komponenten zu einem Auge oder beiden Augen des Betrachters hin gelenkt wird, bei vielen Anwendungen überlagert mit einem Blick auf die Umgebung. In diesem Fall ist die Netzhaut eines Auges (oder beider Augen) konjugiert zu dem Display angeordnet, sodass eine bijektive Funktion zwischen Orten auf dem Display und Orten auf der Netzhaut existiert. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der US 2012/0086623 A1 oder der US 2014/0226215 A1 beschrieben.One possibility is the use of a display, which represents a einzuspiegelndes image, the image is then directed by appropriate optical components to one eye or both eyes of the viewer, in many applications superimposed with a view of the environment. In this case, the retina of one eye (or both eyes) is located conjugated to the display so that a bijective function exists between places on the display and places on the retina. Such a device is for example in the US 2012/0086623 A1 or the US 2014/0226215 A1 described.

Eine weitere Möglichkeit zur Bilderzeugung ist die Verwendung einer Scannereinrichtung, bei welcher ein von einer Lichtquelle emittierter stark kollimierter Lichtstrahl, beispielsweise ein Laserstrahl, mittels einer Ablenkungseinrichtung abgelenkt wird, um so ein Bild durch Abrastern (Scannen) zu erzeugen. Durch eine derartige Ablenkungseinrichtung wird insbesondere im Endeffekt ein gesamter gewünschter Nutzbereich auf einer Netzhaut eines Auges abgescannt und dabei zeitlich synchronisiert die Intensität und/oder Farbe der Lichtquelle angepasst. Eine Bilderzeugung mit einer derartigen Scannereinrichtung ist beispielsweise in der bereits erwähnten US 2014/0226215 A1 oder der US 2014/0139404 A1 beschrieben. Die 1 zeigt ein Beispiel einer derartigen Vorrichtung. Another possibility for image generation is the use of a scanner device in which a highly collimated light beam emitted by a light source, for example a laser beam, is deflected by means of a deflection device so as to generate an image by scanning. By means of such a deflection device, an entire desired useful area is scanned on a retina of an eye, in particular in the end effect, and the intensity and / or color of the light source is adjusted in synchronized time. Image formation with such a scanner device is, for example, in the already mentioned US 2014/0226215 A1 or the US 2014/0139404 A1 described. The 1 shows an example of such a device.

Bei der Vorrichtung der 1 erzeugt eine Lichtquelle 10, beispielsweise eine Laserlichtquelle, einen Lichtstrahl. Der Lichtstrahl wird zu einem beweglichen Spiegel 11 hin gelenkt, welcher als Ablenkungseinrichtung dient, um letztendlich eine Netzhaut 16 eines Auges 14 abzurastern. Hierzu wird der von dem Spiegel 11 reflektierte Lichtstrahl bei der Vorrichtung der 1 in ein Brillenglas 12 einer Datenbrille eingekoppelt. Der Begriff „Brillenglas“ ist hier der Einfachheit halber gewählt und ist hinsichtlich des Materials nicht als einschränkend zu werten. Insbesondere kann das Brillenglas 12 auch aus einem oder mehreren Kunststoffen gefertigt sein. Der in das Brillenglas 12 eingekoppelte Lichtstrahl wird über einen Strahlteiler 16 wieder ausgekoppelt und zu einer Pupille 15 des Auges 14 hin gelenkt. Mit 17 ist ein Punkt bezeichnet, in dem sich alle Lichtstrahlen kreuzen. Der Strahlteiler 16 kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch so ausgeführt sein, dass sämtliches auf ihn auftreffendes Licht zu einer Pupille 15 des Auges 14 hin gelenkt wird.In the device of 1 creates a light source 10 , For example, a laser light source, a light beam. The light beam becomes a movable mirror 11 directed, which serves as a deflection device to ultimately a retina 16 one eye 14 abzurastern. This is done by the mirror 11 reflected light beam in the device of 1 in a spectacle lens 12 coupled to a data glasses. The term "spectacle lens" is chosen here for the sake of simplicity and is not to be considered as limiting the material. In particular, the spectacle lens 12 also be made of one or more plastics. The in the spectacle lens 12 coupled light beam is via a beam splitter 16 decoupled again and to a pupil 15 of the eye 14 directed. With 17 is a point in which all light rays intersect. The beam splitter 16 In other embodiments, it may also be designed so that all the light incident on it becomes a pupil 15 of the eye 14 is directed towards.

Bei derartigen Vorrichtungen existiert im Wesentlichen eine bijektive Funktion zwischen dem Ort auf der Netzhaut 16 und einer Ausrichtung (beispielsweise ausgedrückt durch einen oder mehrere Winkel) des Spiegels 11. Die Netzhaut 16 ist dabei Fourier-konjugiert zu der Strahlablenkungseinrichtung, in diesem Fall dem Spiegel 11, angeordnet. Für ein gegebenes optisches Design und eine gegebene Anordnung der Netzhaut relativ zur Vorrichtung ist damit der Strahlverlauf im Wesentlichen eindeutig durch einen jeweiligen Ort auf der Netzhaut festgelegt. Dies gilt zumindest lokal. Für sehr große Winkelabweichungen des Spiegels 11 könnte es vorkommen, dass wieder derselbe Punkt auf der Netzhaut erreicht würde, sofern die Pupille 15 hinreichend groß ist, zum Beispiel durch zwei Reflexionen mehr im Inneren des Brillenglases 12. Diese Einschränkung der obigen Eineindeutigkeit (bijektiven Funktion) ist jedoch in der Praxis üblicherweise nicht relevant und wird daher im Folgenden vernachlässigt. In such devices, there is essentially a bijective function between the location on the retina 16 and an orientation (expressed, for example, by one or more angles) of the mirror 11 , The retina 16 is Fourier-conjugate to the beam deflection device, in this case the mirror 11 arranged. For a given optical design and arrangement of the retina relative to the device, the beam path is thus substantially uniquely determined by a particular location on the retina. This applies at least locally. For very large angular deviations of the mirror 11 it could happen that the same point on the retina would be reached again, provided the pupil 15 is sufficiently large, for example, by two reflections more inside the lens 12 , However, this limitation of the above ambiguity (bijective function) is usually not relevant in practice and is therefore neglected below.

Je nach optischem Design ist der Strahlverlauf für einen festen Ort auf der Netzhaut 16 unterschiedlich. Durch das Optikdesign kann insbesondere die Lage eines Schnittpunkts der Strahlen, soweit vorhanden, festgelegt werden. In 1 befindet sich der Schnittpunkt 17 beispielsweise im Wesentlichen in der Pupille 15. Bei anderen Varianten kann der Schnittpunkt auch hinter der Pupille 15 liegen. Eine derartige Variante ist in 2 dargestellt. Hier liegt der Schnittpunkt 20 innerhalb des Auges 14. Die US 2014/0139404 A1 beschreibt Vorteile einer Anordnung wie in 2, bei der sich der Schnittpunkt 20 zwischen der Pupille 15 und einem Augendrehmittelpunkt bei einer Bewegung der Augen befindet. In diesem Fall werden Strahlen, die nur außerhalb eines zentralen Seebereichs größter Schärfe der Netzhaut 16 ein Bild erzeugen würden, an der Augenpupille vignettiert. Hierdurch werden periphere Bildbestandteile, die unter Umständen irritierend wirken würden, auch ohne Augentracking, d.h. ohne Nachverfolgung einer Augenbewegung, vermieden.Depending on the optical design, the beam path is a fixed location on the retina 16 differently. In particular, the position of an intersection of the rays, if present, can be determined by the optical design. In 1 is the point of intersection 17 for example, essentially in the pupil 15 , In other variants, the point of intersection can also be behind the pupil 15 lie. Such a variant is in 2 shown. Here is the intersection 20 within the eye 14 , The US 2014/0139404 A1 describes advantages of an arrangement as in 2 in which the point of intersection 20 between the pupil 15 and an eye rotation center upon movement of the eyes. In this case, rays that are only outside a central sea area of greatest sharpness of the retina 16 produce an image vignetting at the eye pupil. As a result, peripheral image components that would possibly be irritating, even without eye tracking, ie without tracking an eye movement, avoided.

In diesem Fall ist also eine Vignettierung bestimmter Teile gewünscht. Unter einer Vignettierung ist dabei wie in der Optik üblich eine Abdunklung gewisser Bildbereich zu verstehen. In this case, a vignetting of certain parts is desired. Under a vignetting is as usual in the optics to understand a darkening of certain image area.

In den 1 und 2 sind im Wesentlichen unendlich dünne Lichtstrahlen angenommen. In der Praxis haben Strahlen jedoch einen endlichen Durchmesser größer als Null. Je nach Strahlendurchmesser kann dies ebenfalls zu Vignettierungen führen. Dies wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 3 erläutert.In the 1 and 2 Essentially infinitely thin light rays are assumed. However, in practice, rays have a finite diameter greater than zero. Depending on the beam diameter, this can also lead to vignetting. This will now be with reference to the 3 explained.

Die 3 zeigt in den Teilfiguren A–C jeweils das Auge 14 in einer Position, in der die Pupille geradeaus gerichtet ist. Dabei sind in den Figuren A–C drei verschieden breite Lichtstrahlen 30, 31 und 32 dargestellt. Die Teilfiguren A–C zeigen beispielsweise eine Referenzsituation, d.h. eine Referenzlage und Referenzorientierung für Auge und Datenbrille. Hier ergibt sich jeweils ein Bild bestimmter Intensität auf der Netzhaut 16.The 3 shows in the subfigures A-C respectively the eye 14 in a position where the pupil is straight ahead. In this case, in the figures A-C, three different width light beams 30 . 31 and 32 shown. The sub-figures A-C, for example, show a reference situation, ie a reference position and reference orientation for eye and data glasses. Here each results in a picture of specific intensity on the retina 16 ,

Die Teilfiguren D–F zeigen das Auge 14 in einer jeweils leicht rotierten Position relativ zu der Einfallsrichtung des Lichtstrahls, wiederum für die drei verschieden breiten Lichtstrahlen 30, 31 und 32. The subfigures D-F show the eye 14 in a respectively slightly rotated position relative to the direction of incidence of the light beam, again for the three different widths of light rays 30 . 31 and 32 ,

Im Falle des vergleichsweise dünnen Lichtstrahls 30, dessen Strahldurchmesser viel kleiner als der Durchmesser der Pupille 15 ist, gelangt unabhängig von der Position des Auges 14 der gesamte Lichtstrahl zur Netzhaut 16. Somit erfolgt keine Vignettierung. In the case of the comparatively thin light beam 30 whose beam diameter is much smaller than the diameter of the pupil 15 is, regardless of the position of the eye 14 the entire beam of light to the retina 16 , Thus, no vignetting occurs.

Der Strahl 31 entspricht in seiner Breite näherungsweise der Breite der Pupille 15. In der 3B gelangt die gesamte Strahlintensität zur Netzhaut 16. Im Gegensatz hierzu wird durch die Lageänderung des Auges 14 in 3E ein Teil des Strahldurchmessers abgeschattet, was zu einer Vignettierung, d.h. zu einer Verringerung der Bildintensität auf Netzhaut 16, führt. Eine derartige Intensitätsveränderung kann für einen Benutzer störend sein und sollte vermieden werden.The beam 31 corresponds in width to approximately the width of the pupil 15 , In the 3B the entire beam intensity reaches the retina 16 , In contrast, this is due to the change in position of the eye 14 in 3E a portion of the beam diameter shaded, resulting in a vignetting, ie a reduction of the image intensity on the retina 16 , leads. Such a change in intensity can be troublesome for a user and should be avoided.

Im Falle der Figuren C und F ist der Strahldurchmesser des Strahls 32 deutlich größer als der Durchmesser der Pupille 15. Hier wird in den Fällen der 3C und 3F jeweils ein Teil des Strahls abgeschattet, wobei sich der durch die Pupille 15 abgeschattete Anteil prozentual im Wesentlichen nicht verändert. Somit tritt in diesem Fall im Wesentlichen keine Veränderung der Vignettierung und damit im Wesentlich keine Veränderung der Bildintensität auf der Netzhaut 16 eines Benutzers auf. In the case of Figures C and F, the beam diameter of the beam 32 significantly larger than the diameter of the pupil 15 , Here in the cases of 3C and 3F in each case a part of the beam is shaded, whereby the through the pupil 15 shaded percentage essentially unchanged. Thus, in this case, there is essentially no change in vignetting, and thus essentially no change in image intensity on the retina 16 of a user.

Um eine Vignettierung zu vermeiden, ist es also hilfreich, den Strahldurchmesser eines verwendeten Strahles bei der Pupille 15 entweder hinreichend kleiner oder hinreichend größer als den Durchmesser der Pupille 15 zu wählen. Ist der Strahldurchmesser hinreichend größer als der Pupillendurchmesser, geht jedoch relativ viel Nutzlicht durch Abschattung verloren. Außerdem muss die optische Qualität der Vorrichtung im Regelfall besser sein, um eine unerwünschte Auswaschung des Punktbildes auf der Netzhaut zu vermeiden. Daher ist es für Vorrichtungen, bei welchen das Bild durch Scannen wie in 2 dargestellt erzeugt wird, allgemein bevorzugt, einen Strahldurchmesser kleiner als der Pupillendurchmesser zu verwenden.In order to avoid vignetting, it is helpful to know the beam diameter of a used beam at the pupil 15 either sufficiently smaller or sufficiently larger than the diameter of the pupil 15 to choose. If the beam diameter is sufficiently larger than the pupil diameter, however, relatively much useful light is lost due to shading. In addition, the optical quality of the device must generally be better to avoid unwanted leaching of the retinal dot image. Therefore, it is for devices in which the image by scanning as in 2 is shown, generally preferred to use a beam diameter smaller than the pupil diameter.

Bei den in 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen wird ein Strahlteiler 13 in dem Brillenglas 12 verwendet. Bei einer anderen Herangehensweise, die in 4 dargestellt ist, wird statt des Strahlteilers 13 ein Fresnel-Element 40 zur Auskopplung verwendet. Abgesehen von der Verwendung des Fresnel-Elements 40 statt des Strahlteilers 13 entspricht die Vorrichtung der 4 der Vorrichtung der 1. Zu beachten ist, dass auch hier je nach Auslegung des Fresnel-Elements 40 ein Schnittpunkt der Strahlen an unterschiedlichen Orten sein kann.At the in 1 and 2 shown devices is a beam splitter 13 in the spectacle lens 12 used. In a different approach, the in 4 is shown, instead of the beam splitter 13 a Fresnel element 40 used for decoupling. Apart from the use of the Fresnel element 40 instead of the beam splitter 13 corresponds to the device of 4 the device of 1 , It should be noted that here too, depending on the design of the Fresnel element 40 may be an intersection of the rays at different locations.

Bei einem derartigen Fresnel-Element kann es jedoch zu zusätzlichen Vignettierungen kommen. Dies ist in 5 dargestellt. Die 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 4 mit dem Fresnel-Element 40 und zur Veranschaulichung fünf mögliche Strahlen 50A–50F, die auf eine Facette 40A des Fresnel-Elements treffen können. Wie zu sehen ist, werden die Strahlen 50A und 50B durch die vorhergehende Facette des Fresnel-Elements zumindest abgeschwächt, was dann zu einer Vignettierung auf der Netzhaut 16 führt. In anderen Worten wird beispielsweise bei der Konfiguration der 5 ungefähr die Hälfte der Strahlen vignettiert. Somit bleibt etwa die Hälfte der „Bildpunkte“ auf der Netzhaut dunkel bzw. abgedunkelt. Bei einer Verwendung eines Displays, welches optisch konjugiert zur Netzhaut 16 angeordnet ist, wäre dies weniger kritisch, da solche Displays typischerweise einen großen Lichtleitwert besitzen und bei einem großen Lichtleitwert des Displays (Quelle) ein Punkt auf der Netzhaut über viele Facetten des Fresnel-Elements beleuchtet würde. Bei der Verwendung einer Scanner-Vorrichtung wie in 4, d.h. einer Fourier-konjugierten Anordnung, gilt dies jedoch im Allgemeinen nicht. With such a Fresnel element, however, additional vignetting may occur. This is in 5 shown. The 5 shows an enlarged section 4 with the Fresnel element 40 and for illustration, five possible rays 50A - 50F pointing to a facet 40A meet the Fresnel element. As you can see, the rays are 50A and 50B At least attenuated by the previous facet of the Fresnel element, which then leads to a vignetting on the retina 16 leads. In other words, for example, in the configuration of 5 About half of the rays are vignetted. Thus, about half of the "pixels" on the retina remains dark or darkened. When using a display, which is optically conjugate to the retina 16 This would be less critical since such displays typically have a high optical transmittance and, with a high optical conductivity of the display (source), a point on the retina would be illuminated across many facets of the Fresnel element. When using a scanner device as in 4 However, that is, a Fourier-conjugate arrangement, this is generally not true.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Möglichkeiten bereitzustellen, eine Vignettierung bei der Verwendung von Fresnel-Elementen in derartigen Vorrichtungen zu vermeide oder zumindest zu verringern. It is therefore an object of the present invention to provide ways to avoid or at least reduce vignetting in the use of Fresnel elements in such devices.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element nach Anspruch 1 oder 2. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen des optischen Elements sowie eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung mit einem derartigen optischen Element. This object is achieved by an optical element according to claim 1 or 2. The subclaims define further embodiments of the optical element and a device for data reflection with such an optical element.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein optisches Element für eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung bereitgestellt, umfassend einen Träger und ein in dem Träger bereitgestelltes Fresnel-Element zum Lenken von in dem Träger eingekoppelten Licht zu einem Auge eines Betrachters, wobei das Fresnel-Element eine Vielzahl von Facetten aufweist, wobei das Fresnel-Element derart geformt ist, dass über Beleuchtung nur von Teilbereichen der Facetten ein zusammenhängender Bereich auf einer Netzhaut des Auges beleuchtbar ist. According to a first aspect, there is provided an optical element for a data mirroring apparatus comprising a carrier and a Fresnel element provided in the carrier for directing light coupled in the carrier to an observer's eye, the Fresnel element having a plurality of facets wherein the Fresnel element is shaped in such a way that a coherent region on a retina of the eye can be illuminated by illumination only of partial regions of the facets.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein optisches Element für eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung bereitgestellt, umfassend einen Träger, und ein in dem Träger bereitgestelltes Fresnel-Element zum Lenken von in dem Träger eingekoppelten Licht zu einem Auge eines Betrachters, wobei das Fresnel-Element eine Vielzahl von Facetten aufweist, wobei zumindest ein Teil der Facetten des Fresnel-Elements eine negative Krümmung aufweisen kann, wobei der Krümmungsradius der negativen Krümmung für jede Facette betragsmäßig mindestens doppelt so groß ist wie ein gemittelter Krümmungsradius einer Außenseite und einer Innenseite des Trägers.According to a second aspect, there is provided an optical element for a data mirroring apparatus comprising a carrier, and a Fresnel element provided in the carrier for directing light coupled in the carrier to an observer's eye, the Fresnel element comprising a plurality of Facets, wherein at least a portion of the facets of the Fresnel element may have a negative curvature, wherein the radius of curvature of the negative curvature for each facet in terms of magnitude at least twice as large as an average radius of curvature of an outside and an inside of the carrier.

Der gemittelte Krümmungsradius für den Träger kann durch die Radien des Trägers insbesondere in einem Bereich, in dem Licht durch den Träger zu dem Fresnel-Element hingeleitet wird, und/oder in einem Bereich, in dem sich das Fresnel-Element befindet, bestimmt werden. Der Krümmungsradius der negativen Krümmung für jede Facette kann betragsmäßig mindestens doppelt so groß sein wie der gemittelte Krümmungsradius der Außenseite und der Innenseite des Trägers in dem Bereich, in dem Licht durch den Träger zu dem Fresnel-Element hingeleitet wird, und/oder in dem Bereich, in dem sich das Fresnel-Element befindet. The average radius of curvature for the carrier can be determined by the radii of the carrier, in particular in a region in which light is guided by the carrier to the Fresnel element and / or in an area in which the Fresnel element is located. The radius of curvature of the negative curvature for each facet may be at least twice as large as the average radius of curvature of the outside and inside of the carrier in the region in which light is guided by the carrier to the Fresnel element, and / or in the region in which the Fresnel element is located.

Durch eine derartige Ausgestaltung des Fresnel-Elements nach dem ersten oder zweiten Aspekt kann insbesondere nur ein Teilbereich des Fresnel-Elements ohne Vignettierung benutzt werden und trotzdem eine gesamte Netzhaut erfasst werden. Such a configuration of the Fresnel element according to the first or second aspect, in particular, only a portion of the Fresnel element can be used without vignetting and still an entire retina are detected.

Das Fresnel-Element des zweiten Aspekts kann derart geformt sein, dass über Beleuchtung nur von Teilbereichen der Facetten ein zusammenhängender Bereich auf einer Netzhaut des Auges beleuchtbar ist.The Fresnel element of the second aspect may be shaped in such a way that a coherent area on a retina of the eye can be illuminated by illumination only of partial areas of the facets.

Das Fresnel-Element des ersten oder zweiten Aspekts kann derart geformt sein, dass sich nicht alle Strahlen zwischen dem Fresnel-Element und der einer Netzhaut des Auges in einem Punkt schneiden.The Fresnel element of the first or second aspect may be shaped such that not all of the rays intersect between the Fresnel element and that of a retina of the eye at a point.

Für mindestens einen Teil der Vielzahl von Facetten können sich die von einer jeweiligen Facette ausgehenden Strahlen in einem Punkt schneiden. For at least a portion of the plurality of facets, the rays emanating from a respective facet may intersect at a point.

Ein Durchtrittspunkt von von dem Fresnel-Element ausgehenden Strahlen durch eine Augeneintrittspupille des Auges kann nur vom Ort des Auftreffpunktes auf eine der Facetten relativ zu der jeweiligen Facette abhängen, und z.B. nicht vom Ort des Auftreffpunkts relativ zu dem gesamten Fresnel-Element abhängen. A passage point of rays emanating from the Fresnel element through an eye-entry pupil of the eye can depend only on the location of the impact point on one of the facets relative to the respective facet, and e.g. does not depend on the location of the point of impact relative to the entire Fresnel element.

Das Fresnel-Element kann so geformt sein, dass durch in den Träger eingekoppelte Lichtstrahlen jeder Punkt eines gewünschten Bereichs auf einer Netzhaut des Auges erreichbar ist, ohne dass es zu Abschattungen der Lichtstrahlen durch das Fresnel-Element kommt.The Fresnel element may be shaped so that each point of a desired area on a retina of the eye can be reached by beams of light coupled into the carrier without causing shadowing of the light rays by the Fresnel element.

Der Träger kann ein Brillenglas einer Datenbrille sein. The carrier may be a spectacle lens of a data glasses.

Des Weiteren wird eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung bereitgestellt, umfassend ein optisches Element wie oben beschrieben, und eine Scanner-Einrichtung zum Bereitstellen eines einstellbar ablenkbaren Lichtstrahls zum Einkoppeln in das optische Element.Furthermore, a device for data reflection is provided, comprising an optical element as described above, and a scanner device for providing an adjustably deflectable light beam for coupling into the optical element.

Die Scanner-Einrichtung kann eine Lichtquelle und einen beweglichen Spiegel umfassen.The scanner device may include a light source and a movable mirror.

Das Fresnel-Element des optischen Elements kann dabei derart eingerichtet sein, dass durch Bewegung des Lichtstrahls jeder Punkt eines Zielbereichs auf einer Netzhaut eines Auges erreicht werden kann, ohne dass die von der Scanner-Einrichtung ausgehenden Lichtstrahlen durch das Fresnel-Element abgeschattet werden.The Fresnel element of the optical element can be set up in such a way that, by moving the light beam, each point of a target area on a retina of an eye can be reached, without the light rays emanating from the scanner device being shaded by the Fresnel element.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung gemäß dem Stand der Technik, 1 a data input device according to the prior art,

2 eine weitere Vorrichtung zur Dateneinspiegelung gemäß dem Stand der Technik, 2 Another device for data input according to the prior art,

3 Diagramme zur Erläuterung der Auswirkung verschiedener Strahldurchmesser, 3 Diagrams for explaining the effect of different beam diameters,

4 eine weitere Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, 4 another device according to the prior art,

5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Vorrichtung der 4, 5 an enlarged view of a part of the device of 4 .

6 eine Teilansicht einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, 6 a partial view of a device according to an embodiment,

7A und 7B Diagramme zur Erläuterung von optischen Elementen gemäß Ausführungsbeispielen, 7A and 7B Diagrams for explaining optical elements according to embodiments,

8 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise von manchen Ausführungsbeispielen, 8th FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of some embodiments; FIG.

9 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise von manchen Ausführungsbeispielen, 9 another diagram for explaining the operation of some embodiments,

10A und 10B Ansichten einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, 10A and 10B Views of a device according to an embodiment,

11A und 11B Ansichten eines Vergleichsbeispiels, und 11A and 11B Views of a comparative example, and

12A und 12B Ansichten von einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 12A and 12B Views of a device according to another embodiment.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele detailliert erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Insbesondere ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Merkmale zur Ausführung des jeweiligen Ausführungsbeispiels notwendig sind. Vielmehr können bei anderen Ausführungsbeispielen manche der dargestellten Merkmale weggelassen sein und/oder durch alternative Merkmale ersetzt werden. Zudem oder alternativ können auch weitere Merkmale oder Elemente abgesehen von den dargestellten bereitgestellt sein. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. In the following, various embodiments will be explained in detail. These embodiments are merely illustrative and are not to be construed as limiting. In particular, a description of an embodiment with a plurality of features is not to be construed as meaning that all of these features are necessary to practice the particular embodiment. Rather, in other embodiments, some of the illustrated features may be omitted and / or replaced by alternative features. Additionally or alternatively, other features or elements may be provided apart from those shown. Features of various embodiments may be combined with each other unless otherwise specified.

Zur Vereinfachung tragen in den Figuren gleiche oder einander entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung mit einer Scanner-Einrichtung, d.h. einer Lichtquelle und einer Ablenkungseinrichtung, wie sie in der Beschreibungseinleitung bereits detailliert beschrieben wurde. Elemente von nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen, welche bereits in der Beschreibungseinleitung diskutiert wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals detailliert erläutert. Insbesondere beziehen sich Ausführungsbeispiele auf eine besondere Ausgestaltung eines Fresnel-Elements, das beispielsweise das Fresnel-Element 40 der 4 ersetzen kann. Verbunden hiermit ist bei Ausführungsbeispielen eine Ansteuerung der Ablenkeinrichtung 11 derart, dass nur noch ein Teil der Facetten zur Erzeugung eines Bilds auf einer Netzhaut eines Auges berücksichtigt wird. For simplicity, identical or corresponding elements in the figures bear the same reference numerals. The exemplary embodiments described below relate in particular to a device for data reflection with a scanner device, ie a light source and a deflection device, as has already been described in detail in the introduction to the description. Elements of embodiments described below, which have already been discussed in the introduction, bear the same reference numerals and will not be explained again in detail. In particular, embodiments relate to a particular embodiment of a Fresnel element, for example, the Fresnel element 40 of the 4 can replace. Associated herewith is in embodiments, a control of the deflection 11 such that only a part of the facets is taken into account for producing an image on a retina of an eye.

Die 6 zeigt einen Teil einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt die Vorrichtung der 6 ein Brillenglas 12 mit einem Fresnel-Element 60, welches entsprechend einem Ausführungsbeispiel ausgestaltet ist. Das Brillenglas 12 zusammen mit dem Fresnel-Element 60 bilden zusammen ein optisches Element gemäß einem Ausführungsbeispiel. The 6 shows a part of a device according to an embodiment. In particular, the device of the 6 a spectacle lens 12 with a Fresnel element 60 , which is designed according to an embodiment. The spectacle lens 12 together with the Fresnel element 60 together form an optical element according to an embodiment.

Des Weiteren sind als Beispiel Lichtstrahlen 63 dargestellt, welche beispielsweise von einer (in 6 nicht explizit gezeigten) Scanner-Einrichtung, z.B. wie sie in der Beschreibungseinleitung diskutiert wurde und wie sie in den 1, 2 und 4 dargestellt ist (Lichtquelle 10 und Spiegel 11) erzeugt werden. Die Lichtstrahlen 63 beleuchten dabei nur einen Teilbereich auf einer oder mehrerer Facetten des Fresnel-Elements 60.Furthermore, as an example, light beams 63 represented, for example, by a (in 6 not explicitly shown) scanner device, eg as discussed in the introduction and as they are in the 1 . 2 and 4 is shown (light source 10 and mirrors 11 ) be generated. The rays of light 63 illuminate only a portion of one or more facets of the Fresnel element 60 ,

Die Facetten des Fresnel-Elements 60 sind dabei so ausgestaltet, dass trotz der nur teilweisen Nutzung der Facetten dennoch ein gesamter gewünschter Bereich der Netzhaut 16 des Auges kontinuierlich ausgeleuchtet wird. Dies führt bei dem Ausführungsbeispiel der 6 dazu, dass es keinen einzigen gemeinsamen Schnittpunkt für alle Strahlen mehr gibt. Vielmehr gibt es für die Strahlengänge der beiden eingezeichneten Facetten nun zwei Schnittpunkte 61, 62, in welchen sich jeweils nur ein Teil der Strahlen schneidet. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch mehr als zwei derartige Schnittpunkte vorhanden sein, z.B. ein Schnittpunkt je genutzter Facette des Fresnel-Elements 60. Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 liegen die Schnittpunkte 61, 62 vor der Pupille 15 des Auges 14. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist auch eine andere Lage der Schnittpunkte 61, 62 möglich.The facets of the Fresnel element 60 are designed so that despite the partial use of the facets still a whole desired area of the retina 16 of the eye is illuminated continuously. This leads in the embodiment of 6 to the fact that there is no single common point of intersection for all rays anymore. Rather, there are now two intersections for the beam paths of the two marked facets 61 . 62 in which in each case only a part of the rays intersect. In other embodiments, more than two such intersection points may be present, for example an intersection of each used facet of the Fresnel element 60 , In the embodiment of the 6 are the intersections 61 . 62 in front of the pupil 15 of the eye 14 , In other embodiments is also another location of the intersections 61 . 62 possible.

Insbesondere müssen Strahlen am Rand jeder Facette zur Beleuchtung der gesamten Netzhaut anders als Strahlen in der Mitte jeder Facette des Fresnel-Elements 60 abgelenkt werden. Einige konkrete Implementierungsbeispiele für derartige Fresnel-Elemente werden später erläutert. In particular, rays at the edge of each facet must illuminate the entire retina differently than rays in the center of each facet of the Fresnel element 60 to get distracted. Some concrete implementation examples for such Fresnel elements will be explained later.

Um dies zu veranschaulichen, zeigen die 7A und 7B einen Strahlengang für einen Fall, dass Vignettierung erlaubt wäre (7A) sowie einen Strahlengang, wie er in Ausführungsbeispielen verwendet wird, um Vignettierung zu vermeiden (7B). Strahlen von verschiedenen Facetten eines Fresnel-Elements sind verschieden gekennzeichnet. Dabei wird jeweils der Strahlengang zwischen dem Fresnel-Element (Fresnel-Fläche; jeweils oben in den Diagrammen der 7A und 7B) und der Netzhaut (unten in 7A und 7B) dargestellt. Die 7A und 7B vernachlässigen dabei zur Veranschaulichung die endliche Pfeilhöhe des Fresnel-Elements, Grundkrümmung des Elements sowie die Brechkraft des Auges. Wie zu sehen ist, schneiden sich im Fall der 7A alle Strahlen in einem Punkt, während es in 7B für jede Facette einen Schnittpunkt gibt. To illustrate this, show the 7A and 7B a ray path for a case that vignetting would be allowed ( 7A ) and a beam path as used in embodiments to avoid vignetting ( 7B ). Rays from different facets of a Fresnel element are labeled differently. In each case, the beam path between the Fresnel element (Fresnel surface, respectively top of the diagrams of 7A and 7B ) and the retina (below in 7A and 7B ). The 7A and 7B neglecting to illustrate the finite arrow height of the Fresnel element, basic curvature of the element and the refractive power of the eye. As can be seen, in the case of the cut 7A all the rays in one point while in it 7B for every facet there is an intersection.

Bei derartigen Ausführungsbeispielen ist also jeder Facette ein bestimmter Bereich der Netzhaut zugeordnet. Dies wird unter Bezugnahme auf 8 näher erläutert. In such embodiments, therefore, each facet is associated with a specific area of the retina. This is by reference to 8th explained in more detail.

In 8 ist ein Teil eines Fresnel-Elements 40 aus 4 bzw. 60 aus 6 dargestellt, insbesondere ein Bereich 84 einer Facette 86. Mittels dieser Facette wird ein Bereich 85 der Netzhaut 16 beleuchtet.In 8th is a part of a Fresnel element 40 out 4 respectively. 60 out 6 represented, in particular an area 84 a facet 86 , This facet becomes an area 85 the retina 16 illuminated.

Bei dem herkömmlichen Fresnel-Element 40 wird ein Strahl, welcher in der Mitte des Bereichs 84 auf die Facette 86 trifft, entsprechend einem Strahl 80 auch in die Mitte des Bereichs 85 der Netzhaut gelenkt. Ein Strahl, der auf den Rand der Facette 86 trifft, wird entsprechend einem Strahl 82 auch an den Rand des Bereichs 85 gelenkt. In the conventional Fresnel element 40 becomes a beam, which is in the middle of the range 84 on the facet 86 meets, according to a ray 80 also in the middle of the area 85 directed to the retina. A ray pointing to the edge of the facet 86 meets, becomes according to a ray 82 also to the edge of the area 85 directed.

Bei dem Fresnel-Element 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel wird hingegen der in 8 linke Teil des Bereichs 84 nicht genutzt. Ein Strahl, der in die Mitte des Bereichs 84 trifft, wird daher entsprechend einem eingezeichneten Strahl 81 an den rechten Rand des Bereichs 85 gelenkt. Ein Lichtstrahl, der an den rechten Rand des Bereichs 84 trifft, wird entsprechend dem Strahl 83 (welcher dem Strahl 82 entspricht) zum linken Rand des Bereichs 85 gelenkt, sodass insgesamt der gesamte Bereich 85 ausgeleuchtet werden kann.In the Fresnel element 60 according to one embodiment, however, the in 8th left part of the area 84 not used. A beam that is in the middle of the area 84 therefore, it is corresponding to a drawn beam 81 to the right edge of the area 85 directed. A ray of light that reaches the right edge of the area 84 meets, becomes according to the beam 83 (which the beam 82 corresponds) to the left edge of the area 85 steered so that the total area 85 can be illuminated.

In 9 sind zusätzlich zu den bereits in 8 dargestellten Komponenten schematisch Oberflächenverläufe für die Facette 86 sowohl für den herkömmlichen Fall (z.B. Fresnel-Element 40) als auch für den Fall gemäß einem Ausführungsbeispiel (z.B. Fresnel-Element 60) dargestellt. Eine Kurve 91 zeigt dabei den Verlauf der Oberfläche einer Facette bei einem Ausführungsbeispiel von der Mitte bis zum Rand an, während eine Kurve 92 ein Beispiel für einen Verlauf einer herkömmlichen Facette zeigt. Am rechten Rand der Facette 86 (rechter durchgezogener Teil der Kurven 91, 92) ist bei dem dargestellten Beispiel der Verlauf identisch, da auch der Verlauf der Strahlen 82, 83 im Wesentlichen identisch ist. In der Mitte (linker durchgezogener Teil der Kurven 91, 92) unterscheidet sich jedoch die Steigung deutlich, entsprechend dem unterschiedlichen Verlauf der Lichtstrahlen 80, 81. Der gestrichelte Teil zwischen den durchgezogenen Teilen der Kurven 91, 92 zeigt schematisch die Verbindung der Oberflächenneigungen. Somit ergibt sich bei der herkömmlichen Lösung (Kurve 92) tendenziell eine konvexe Form der Facetten, während sich bei erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen (Kurve 91) in dem optisch genutzten Bereich der Facette tendenziell eine konkave Form, jeweils bei Betrachtung von einer Seite, von der die Strahlen auf die Facette treffen. In 9 are in addition to those already in 8th Components shown schematically surface curves for the facet 86 both for the conventional case (eg Fresnel element 40 ) as well as for the case according to one embodiment (eg Fresnel element 60 ). A curve 91 indicates the course of the surface of a facet in one embodiment from the middle to the edge, while a curve 92 shows an example of a course of a conventional facet. At the right edge of the facet 86 (right-hand part of the curves 91 . 92 ) is identical in the illustrated example, the course, as well as the course of the rays 82 . 83 is essentially identical. In the middle (left-hand part of the curves 91 . 92 ) However, the slope differs significantly, according to the different course of the light rays 80 . 81 , The dashed part between the solid parts of the curves 91 . 92 shows schematically the connection of the surface slopes. This results in the conventional solution (curve 92 ) tend to have a convex shape of the facets, while in embodiments according to the invention (curve 91 ) in the optically used region of the facet tends to have a concave shape, respectively when viewed from a side from which the rays strike the facet.

Die obigen konvexen und konkaven Formen werden modifiziert basierend auf der örtlichen Richtungsverteilung der auf das Fresnel-Element von der Lichtquelle her einfallenden Strahlen, was den in den Kurven 91 und 92 gezeigten Verlauf ändert. Dieser Effekt liegt in der Größenordnung der Krümmung beispielweise des Brillenglases 12 der vorhergehenden Figuren. Der Unterschied zwischen der Krümmung gemäß der Kurve 91 und der Kurve 92 ist jedoch größer als dieser Effekt.The above convex and concave shapes are modified based on the local directional distribution of the rays incident on the Fresnel element from the light source, as shown in the curves 91 and 92 changes shown. This effect is on the order of the curvature, for example, of the spectacle lens 12 the previous figures. The difference between the curvature according to the curve 91 and the curve 92 however, it is larger than this effect.

Im Folgenden werden nun unter Bezugnahme auf die 10 und 12 noch konkrete Beispiele von Ausführungsbeispielen von Fresnel-Elemente erläutert. 11 zeigt ein Vergleichsbeispiel.The following are now with reference to the 10 and 12 still concrete examples of embodiments of Fresnel elements explained. 11 shows a comparative example.

Die 10A und 10B zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Fresnel-Elements 100, dessen Grundfläche eine Ebene ist. D.h., dass bei diesem Fall eine Grundkrümmung eines Trägers, beispielsweise eines Brillenglases 101, nicht in einer Grundkrümmung des Fresnel-Elements berücksichtigt ist. 10B ist eine vergrößerte Teilansicht des Ausführungsbeispiels der 10A. Wie zu sehen ist, wird von jeder Facette des Fresnel-Elements 100 nur ein Teil genutzt, was eine Vignettierung verhindert und zu einer Vielzahl von einzelnen Strahlenbündeln führt. Die folgende Tabelle gibt Steigungen und Krümmungen des Fresnel-Elements der 10A und 10B an. Die erste Zeile(Facettennr. 1) entspricht dabei der Facette, die einer Nase eines Benutzers im Falle einer Datenbrille am nächsten liegt, im Fall der 10A und 10B also der am weitesten rechts liegenden Facette. Facettennr. Steigung Krümmung [mm^–1] 1 0.6447419859358532 –0.03381845498844304 2 0.6113044694776455 –0.03201071181959366 3 0.5786613125136586 –0.03043428704440640 4 0.5467019891029662 –0.02906482492498755 5 0.5153227958771096 –0.02787842094067909 6 0.4844314607007564 –0.02684966457803979 7 0.4539495405173999 –0.02595360108180132 The 10A and 10B show an embodiment of a Fresnel element 100 whose base is a plane. That is, in this case, a base curvature of a carrier, such as a spectacle lens 101 , is not considered in a basic curvature of the Fresnel element. 10B is an enlarged partial view of the embodiment of 10A , As can be seen, every facet of the Fresnel element is used 100 only a part used, which prevents vignetting and leads to a variety of individual beams. The following table gives slopes and curvatures of the Fresnel element of 10A and 10B at. The first line (facet number 1) corresponds to the facet which is closest to a user's nose in the case of data glasses, in the case of the 10A and 10B So the rightmost facet. Facettennr. pitch Curvature [mm ^-1 ] 1 0.6447419859358532 -0.03381845498844304 2 0.6113044694776455 -0.03201071181959366 3 0.5786613125136586 -0.03043428704440640 4 0.5467019891029662 -0.02906482492498755 5 0.5153227958771096 -0.02787842094067909 6 0.4844314607007564 -0.02684966457803979 7 0.4539495405173999 -0.02595360108180132

Eine positive Krümmung entspricht einer konvexen Anordnung (Kuppel), eine negative Krümmung einer Schüssel. Das Vorzeichen der Krümmung bezieht sich hierbei auf die Betrachtung von einer Seite, von der die Strahlen auf die Facette treffen.A positive curvature corresponds to a convex arrangement (dome), a negative curvature of a bowl. The sign of the curvature here refers to the observation of a side from which the rays strike the facet.

Die 11A und 11B zeigen ein Vergleichsbeispiel eines Fresnel-Elements 110 in einem Träger 111 (beispielsweise einem Brillenglas), wobei jeweils eine Gesamtfläche der Facetten des Fresnel-Elements 110 genutzt wird. Insbesondere in der vergrößerten Darstellung der 11B ist zu sehen, dass ein signifikanter Anteil der Strahlen vignettiert wird und daher nicht oder nur stark abgeschwächt zum Auge übertragen werden würde.The 11A and 11B show a comparative example of a Fresnel element 110 in a carrier 111 (For example, a spectacle lens), wherein in each case a total area of the facets of the Fresnel element 110 is being used. In particular, in the enlarged view of 11B It can be seen that a significant proportion of the rays are vignetted and therefore would not be transmitted to the eye, or only to a very weaker extent.

In dem Fall, dass die Grundfläche des Fresnel-Elements 110 eine Ebene ist (wie bei dem Fresnel-Element 100 der 10), beträgt die Krümmung der einzelnen Facetten bei dem dargestellten Beispiel –0,0119253542239191 mm^–1, ist also um einen Faktor größer als 2 kleiner als die Krümmung der Facetten im Beispiel der 10. Somit ist hier das Ausführungsbeispiel deutlich „konvexer“ als das Vergleichsbeispiel.In the case of the footprint of the Fresnel element 110 is a plane (like the Fresnel element 100 of the 10 ), the curvature of the individual facets in the example shown is -0.0119253542239191 mm ^-1 , that is, by a factor greater than 2 smaller than the curvature of the facets in the example of 10 , Thus, here the embodiment is clearly "convex" than the comparative example.

In den 12A und 12B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fresnel-Elements 120 dargestellt, welches ein einem Träger 121, beispielsweise einem Brillenglas, angeordnet ist. Die 12B zeigt wiederum eine vergrößerte Ansicht der 12A. Im Falle der 12 ist die Grundfläche des Fresnel-Elements einer Sphäre, d.h., die Grundkrümmung des Brillenglases ist in einer Grundkrümmung des Fresnel-Elements. Die Steigungen und Krümmungen der Facetten des Fresnel-Elements 120 der 12 sind in folgender Tabelle angegeben: Fresnel-Elementnr. Steigung Krümmung [mm^–1] 1 0.6186428000366064 –0.03013769086033679 2 0.5937783211209934 –0.02829216591286912 3 0.5699066335891513 –0.02669946640810734 4 0.5468785058999022 –0.02532952759859883 5 0.5245565207532827 –0.02415426712589405 6 0.5028179252428867 –0.02314560478997109 7 0.4815557452649128 –0.02227658558182128 In the 12A and 12B is another embodiment of a Fresnel element 120 which is a carrier 121 , For example, a spectacle lens is arranged. The 12B again shows an enlarged view of 12A , In case of 12 is the base of the Fresnel element of a sphere, that is, the base curvature of the spectacle lens is in a base curvature of the Fresnel element. The slopes and curvatures of the facets of the Fresnel element 120 of the 12 are given in the following table: Fresnel element no. pitch Curvature [mm ^-1 ] 1 0.6186428000366064 -0.03013769086033679 2 0.5937783211209934 -0.02829216591286912 3 0.5699066335891513 -0.02669946640810734 4 0.5468785058999022 -0.02532952759859883 5 0.5245565207532827 -0.02415426712589405 6 0.5028179252428867 -0.02314560478997109 7 0.4815557452649128 -0.02227658558182128

Im Falle des Vergleichsbeispiels der 11 für den Fall, in dem die Grundfläche eine Sphäre ist, wäre die Krümmung jeder Facette –0,007693623733758157 mm^–1. Die Grundkrümmung der Sphäre entspricht bei diesem Beispiel –0,0078740157480315 mm^–1. Auch in diesem Fall ist die Krümmung des Ausführungsbeispiels der 12 mehr als einen Faktor 2 größer als die Krümmung des Vergleichsbeispiels. In the case of the comparative example of 11 for the case where the footprint is a sphere, the curvature of each facet would be -0.007693623733758157 mm ^-1 . The base curvature of the sphere in this example corresponds to -0.0078740157480315 mm ^-1 . Also in this case, the curvature of the embodiment of the 12 more than a factor of 2 larger than the curvature of the comparative example.

Insbesondere kann die Krümmung bei manchen Ausführungsbeispielen negativ und betragsmäßig mindestens doppelt so groß wie ein gemittelter Krümmungsradius von Außen- und Innenseite der Brille sein. In particular, in some embodiments, the curvature may be at least twice as large as an average radius of curvature of the outside and inside of the spectacles, in terms of amount and magnitude.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Fresnel-Element so geformt, dass zwar nur ein Teil der Facette benutzt werden, jedoch durch eine entsprechende Ablenkeinrichtung jeder Punkt eines Zielbereichs auf der Netzhaut erreicht werden kann, ohne dass es zu Abschattung kommt. Ein Sichtbereich (field of view) bei den Beispielen der 10–12 kann beispielsweise einen Gesamtwinkel von 20 Grad umfassen. Die Dicke der Träger 101, 111 und 121 kann 7,5 mm sein. In the illustrated embodiments, the Fresnel element is shaped so that, although only a part of the facet are used, but can be achieved by a corresponding deflector each point of a target area on the retina, without causing shading. A field of view in the examples of the 10 - 12 may for example comprise a total angle of 20 degrees. The thickness of the carrier 101 . 111 and 121 can be 7.5 mm.

Die Strahlen zwischen Fresnel-Element und Netzhaut schneiden sich wie erwähnt bei manchen Ausführungsbeispielen in mehr als einem Punkt. Der Durchtrittspunkt der Strahlen durch die Augeneintrittspupille kann dabei im Wesentlichen nur vom Ort des Auftreffens auf eine Fresnel-Facette relativ zur Fresnel-Facette, nicht aber vom Ort des Auftreffens relativ zum gesamten Fresnel-Element abhängen. The rays between Fresnel element and retina intersect as mentioned in some embodiments in more than one point. The passage point of the rays through the eye entrance pupil can depend substantially only on the location of the impact on a Fresnel facet relative to the Fresnel facet, but not on the location of the impact relative to the entire Fresnel element.

Das Fresnel-Element in den dargestellten Ausführungsbeispielen ist so geformt, dass jeder Facette ein Bereich der Netzhaut zugeordnet ist, benachbarte Facetten benachbarte Bereiche der Netzhaut zugeordnet sind und die Zuordnung auf der Netzhaut keine Lücken aufweist (also die gesamte Netzhaut bzw. ein gesamter gewünschter Bereich der Netzhaut kontinuierlich beleuchtet werden kann. Überlappungen sind grundsätzlich möglich. Dabei wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen nur ein Teil jeder Facette genutzt. The Fresnel element in the illustrated embodiments is shaped such that each facet is associated with a region of the retina, adjacent facets are associated with adjacent regions of the retina, and the assignment on the retina has no gaps (ie, the entire retina or an entire desired region) Overlapping is basically possible, whereby in the illustrated embodiments only a part of each facet is used.

Die oben dargestellten Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. The examples presented above are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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US 2014/0226215 A1 [0003, 0004]
US 2014/0139404 A1 [0004, 0007]

Claims

An optical element for a data mirroring apparatus, comprising: a support ( 12 ; 101 ; 121 ), and a Fresnel element provided in the support ( 60 ; 100 ; 120 ) for directing light coupled into the carrier to an eye ( 14 ) of an observer, wherein the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) a variety of facets ( 86 ), wherein the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) is shaped in such a way that illumination of only partial areas of the facets results in a coherent area on a retina ( 16 ) of the eye ( 14 ) is illuminated.

An optical element for a data mirroring apparatus, comprising: a support ( 12 ; 101 ; 121 ), and a Fresnel element provided in the support ( 60 ; 100 ; 120 ) for directing light coupled into the carrier to an eye ( 14 ) of an observer, wherein the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) a variety of facets ( 86 ), wherein at least a part of the facets ( 86 ) of the Fresnel element may have a negative curvature, wherein the curvature radius of the negative curvature for each facet is at least twice as large as an average curvature radius of an outer side and an inner side of the carrier ( 12 ; 101 ; 121 ).

An optical element according to claim 2, wherein the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) is shaped in such a way that illumination of only partial areas of the facets results in a coherent area on a retina ( 16 ) of the eye ( 14 ) is illuminated.

Optical element according to one of claims 1-3, wherein the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) is shaped such that not all the rays between the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) and that of a retina ( 16 ) of the eye ( 14 ) in one point.

An optical element according to claim 4, wherein for at least a part of said plurality of facets ( 86 ) the rays emanating from a respective facet intersect at a point.

An optical element according to any one of claims 1-5, wherein the Fresnel element is shaped such that a passage point of the Fresnel element (Fig. 60 ; 100 ; 120 ) outgoing rays through an eye entrance pupil ( 15 ) of the eye ( 14 ) in a given arrangement of the optical element to the eye entrance pupil ( 15 ) only from the point of impact to one of the facets ( 86 ) depends on the particular facet.

An optical element according to any one of claims 1-6, wherein the Fresnel element is shaped so as to pass through into the support ( 12 ; 101 ; 121 ) coupled light rays each point of a desired area on a retina ( 16 ) of the eye is achievable without causing shadowing of the light rays by the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) comes.

An optical element according to any one of claims 1-7, wherein the support ( 12 ; 101 ; 121 ) is a spectacle lens of a data glasses.

Device for data input, comprising: an optical element according to any one of claims 1-8, and a scanner device for providing an adjustably deflectable light beam for coupling into the optical element.

Apparatus according to claim 9, wherein the scanner means comprises a light source ( 10 ) and a movable mirror.

Device according to one of claims 9 or 10, wherein the Fresnel element ( 60 ; 100 ; 120 ) of the optical element is set up in such a way that, by moving the light beam, each point of a target area on a retina ( 16 ) of an eye can be achieved without the light rays emanating from the scanner device through the Fresnel element (FIG. 60 ; 100 ; 120 ) are shaded.